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    【弱電知識】視頻矩陣的分類及應用

    文章出處:責任編輯:河北KOK亚博网站人氣: 發表時間:2017-02-18 10:54 字體大小:【 】

      一個矩陣系統通常還應該包括以下基本功能:字符信號疊加;解碼器接口以控制雲臺和攝像機;報警器接口;控制主機,以及音頻控制箱、報警接口箱、控制鍵盤等附件。對國內用戶來說,字符疊加應爲全中文,以方便不懂英文的操作人員使用,矩陣系統還需要支持級聯,來實現更高的容量,爲了適應不同用戶對矩陣系統容量的要求,矩陣系統應該支持模塊化和即插即用(PnP)的,可以通過增加或減少視頻輸入、輸出卡來實現不同容量的組合。

    操作檯與電視牆的演示效果圖

      矩陣系統的發展方向是多功能、大容量、可聯網以及可進行遠程切換。一般而言矩陣系統的容量達到64×16即爲大容量矩陣。如果需要更大容量的矩陣系統,也可以通過多臺矩陣系統級聯來實現。矩陣容量越大,所需技術水平越高,設計實現難度也越大。

      矩陣的分類

      隨着圖像信號技術的發展,和人類對音視頻視覺的提高;圖像信號的傳輸經過了幾個階段的發展,從AV視頻到色差分量(YPbPr),再到VGA信號,現在到DVI及HDMI、DISPLAYPORT等;在這過程中,由於應用方便的需要形成了信號矩陣切換,所以說在每個信號階段都有相應的矩陣切換器;現在隨着IP技術和圖像壓縮技術的發展,形成了多媒體流(基於MPEG-4,H2.64)交換的虛擬矩陣器;

      按照傳輸信號形式來分爲:模擬矩陣切換器和數字矩陣切換器;

      矩陣切換器的功能是將一路或多路視音頻信號分別傳輸給一個或者多個顯示設備,因此我們可以按照信號源的不同來分類矩陣切換器。也就是,根據想要切分的信號不同,來確定矩陣切換器的種類。矩陣切換器按信號源的類型可以分爲:VGA、AV、V,YPbPr矩陣切換器等等。

      例如:VGA矩陣切換器就是輸入輸出信號爲VGA信號的矩陣切換器。

      其它類型可以類推,這裏就不再累述。下面將着重介紹一下信號源的種類。

      VGA矩陣

    VGA矩陣

      VGA信號的組成分爲五種:RGBHV,分別是紅綠藍三原色和行場同步信號。VGA傳輸距離非常短,實際工程中爲了傳輸更遠的距離,人們把VGA線拆開,將RGBHV五種信號分離出來,分別用五根同軸電纜傳輸,這種傳輸方式叫RGB傳輸,習慣上這種信號也叫RGB信號,其實本質上RGB和VGA是沒有什麼區別的。

      VGA接口,也叫D-Sub接口。VGA接口是一種D型接口,上面共有15針空,分成三排,每排五個。VGA接口是顯卡上應用***爲廣泛的接口類型,絕大多數的顯卡都帶有此種接口。目前大多數計算機與外部顯示設備之間都是通過模擬VGA接口連接,計算機內部以數字方式生成的顯示圖像信息,被顯卡中的數字/模擬轉換器轉變爲R、G、B三原色信號和行、場同步信號,信號通過電纜傳輸到顯示設備中。

      RGB矩陣

      VGA信號的組成分爲五種:RGBHV,分別是紅綠藍三基色和行場同步信號。VGA傳輸距離非常短,實際工程中爲了傳輸更遠的距離,人們把VGA線拆開,將RGBHV五種信號分離出來,分別用五根同軸電纜傳輸,這種傳輸方式叫RGB傳輸,習慣上這種信號也叫RGB信號,其實信號本質上RGB和VGA是沒有什麼區別。

      RGB傳輸採用BNC加同軸電纜傳輸。RGB電纜有5個連接頭用於接收紅、綠、藍、水平同步和垂直同步信號。BNC接頭可以隔絕視頻輸入信號,使信號相互間幹擾減少且信號頻寬較普通D-SUB大,可達到**信號響應效果。

      AV矩陣

    AV矩陣

      AV端口(又稱複合端口)原文爲Composite video connector,是家用影音電器用來傳送類比視訊如 NTSC、PAL、SECAM的常見端口。AV端口通常是黃色的RCA端口,另外配合兩條紅色與白色的RCA端口傳送音訊。歐洲的電視機通常以 SCART端口取代RCA端口,不過SCART的設計上可以載送畫質比YUV更好的RGB訊號,故也被用來連接顯示器、電視遊樂器或DVD播放機。在專業應用當中,也有使用BNC端口以求獲得更佳訊號品質。

      在AV端口中傳送的是類比電視訊號的三個來源要素:Y、U、V,以及作爲同步化基準的脈衝信號。Y代表影像的亮度(luminance,又稱brightness),並且包含了同步脈衝,只要有Y信號存在就可以看到黑白的電視影像。U信號與V信號之間承載了顏色的資料,U和V先被混合成一個信號中的兩組正交相位(此混合後的信號稱爲彩度(chrominance)),再與Y信號作加總。因爲Y是基頻信號而UV是與載波混合在一起,所以這個加總的動作等同於分頻多工。

      DVI矩陣

    DVI矩陣

      DVI接口是以Silicon Image公司的PanalLink接口技術爲基礎,基於TMDS(Transition Minimized Differential Signaling,***小化傳輸差分信號)電子協議作爲基本電氣連接。TMDS是一種微分信號機制,可以將象素數據編碼,並通過串行連接傳遞。顯卡產生的數字信號由發送器按照TMDS協議編碼後通過TMDS通道發送給接收器,經過解碼送給數字顯示設備。

      一個DVI顯示系統包括一個傳送器和一個接收器。傳送器是信號的來源,可以內建在顯卡芯片中,也可以以附加芯片的形式出現在顯卡PCB上;而接收器則是顯示器上的一塊電路,它可以接受數字信號,將其解碼並傳遞到數字顯示電路中,通過這兩者,顯卡發出的信號成爲顯示器上的圖象。

      DVI有DVI1.0和DVI2.0兩種標準,其中DVI1.0僅用了其中的一組信號傳輸信道,傳輸圖像的***高像素時鐘爲165M,信道中的***高信號傳輸碼流爲1.65GHz。DVI2.0則用了全部的兩組信號傳輸信道,傳輸圖像的***高像素時鐘爲330M,每組信道中的***高信號傳輸碼流也爲1.65GHz。在顯示設備中,目前還沒有DVI2.0的應用,因此本文所討論的DVI都是指DVI1.0標準。

      HDMI矩陣

    HDMI矩陣

      HDMI又被稱爲高清晰度多媒體接口,是**支持在單線纜上傳輸,不經過壓縮的全數字高清晰度、多聲道音頻和智能格式與控制命令數據的數字接口。

      HDMI源於DVI接口技術,它們主要是以TMDS信號傳輸技術爲核心,這也就是爲何HDMI接口和DVI接口能夠通過轉接頭相互轉換的原因。TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)也被稱爲***小化傳輸差分信號,是指通過異或及異或非等邏輯算法將原始信號數據轉換成10位,前8爲數據由原始信號經運算後獲得,第9位指示運算的方式,第10位用來對應直流平衡(DC-balanced,就是指在編碼過程中保證信道中直流偏移爲零,電平轉化實現不同邏輯接口間的匹配),轉換後的數據以差分傳動方式傳送。這種算法使得被傳輸信號過渡過程的上衝和下衝減小,傳輸的數據趨於直流平衡,使信號對傳輸線的電磁幹擾減少,提高信號傳輸的速度和可靠性。

      一般情況下,HDMI連接由一對信號源和接受器組成,有時候一個系統中也可以包含多個HDMI輸入或者輸出設備。每個HDMI信號輸入接口都可以依據標準接收連接器的信息,同樣信號輸出接口也會攜帶所有的信號信息。HDMI數據線和接收器包括三個不同的TMDS數據信息通道和一個時鐘通道,這些通道支持視頻、音頻數據和附加信息,視頻、音頻數據和附加信息通過三個通道傳送到接收器上,而視頻的像素時鐘則通過TMDS時鐘通道傳送,接收器接受這個頻率參數之後,再還原另外三個數據信息通道傳遞過來的信息。

      包交換型虛擬矩陣器

    包交換型虛擬矩陣器

      包交換型虛擬矩陣器是通過包交換的方式(通常是IP包)實現圖像數據的傳輸和切換。包交換型矩陣目前已經比較普及,比如已經廣泛應用的遠程監控中心,即在本地錄像端把圖像壓縮,然後把壓縮的碼流通過網絡(可以是高速的專網、internet、局域網等)發送到遠端,在遠端解碼後,顯示在大屏幕上。

      包交換型數字矩陣目前有兩個比較大的侷限性:延時大、圖像質量差。由於要通過網絡傳輸,因此不可避免的會帶來延時,同時爲了減少對帶寬的佔用,往往都需要在發送端對圖像進行壓縮,然後在接收端實行解壓縮,經過有損壓縮過的圖像很難保證較好的圖像質量,同時編、解碼過程還會增大延時。所以目前包交換型矩陣還無法適用於對實時性和圖像質量要求比較高的場合。比較適合監控使用,不法滿足電視和會議的要求。

      視頻矩陣相關產品

      分配器:將單路信號在沒有信號損失的情況下分成多路相同的信號,輸出給多個顯示設備。

    分配器

      長線驅動器:整合VGA信號在長距離傳輸中出現的拖尾重影等問題。

      選擇器:將多路輸入信號選擇其中一路輸出給顯示設備。

      切換矩陣:又叫切換器。將多種信號源選擇兩種或兩種以上輸出給不同的顯示設備。此外還有開關器;倍線器等。矩陣切換器可獨立成爲音頻切換矩陣,也可以使用專用級聯線纜實現和VIDEOVGA,RGB矩陣實現同步切換。

    切換矩陣

      該設備具有斷電現場保護功能,能保存設備關機前的工作狀態,具備與計算機聯機使用的RS-232通訊接口,並提供通訊協議和演示程序,方便聯機使用。

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